4）模型的数控机床热误差补偿技术

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1、第４０卷第１０期重庆大学学报Ｖｏｌ．４０Ｎｏ．１０２０１７年１０月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＯｃｔ．２０１７ｄｏｉ：１０．１１８３５／ｊｉ．ｓｓｎ．１０００５８２Ｘ．２０１７．１０．００３基于灰色犌犕（１，４）模型的数控机床热误差补偿技术鞠萍华，黄洛（重庆大学机械工程学院，重庆４０００４４）摘要：为降低机床加工过程中温度场变化对机床加工精度的影响，分析了数控机床生产过程中热源组成及热误差产生机理，根据灰色关联度理论从原设定的８个温度测量点中计算选定４个机床温度关键测量

2、点，建立了灰色ＧＭ（１，４）预测模型。该模型搭建了４个关键测温点的温度变化情况与机床热误差值之间的映射关系，能在生产过程通过获取关键点温度实时预测机床热误差值，再通过数控系统将预测值补偿到刀具进给位置，以此形成机床热误差补偿机制。最后，以精密卧式加工中心ＴＨＭ６３８０为实验对象，检验ＧＭ（１，４）模型预测结果与实际热误差值间的差距，拟合残差在±１以内，拟合效果良好。μｍ关键词：数控机床；热误差；灰色关联度；灰色ＧＭ（１，４）模型；误差补偿中图分类号：ＴＨ１６１文献标志码：Ａ文章编号：１０００５８２

3、Ｘ（２０１７）１００２３０７犜犺犲狉犿犪犾犲狉狉狅狉犮狅犿狆犲狀狊犪狋犻狅狀狋犲犮犺狀狅犾狅犵狔狅犳犆犖犆犿犪犮犺犻狀犲狋狅狅犾狊犫犪狊犲犱狅狀犌狉犲狔犕狅犱犲犾（１，４）犑犝犘犻狀犵犺狌犪，犎犝犃犖犌犔狌狅（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００４４，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｏｎｔｈｅｍａｃｈｉｎｉｎｇａｃｃｕｒａｃ

4、ｙｏｆｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓ，ｗｅａｎａｌｙｚｅｔｈｅｈｅａｔｓｏｕｒｃｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｅｒｒｏｒｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｎｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆＣＮＣｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓ，ｓｅｌｅｃｔ４ｋｅｙｐｏｉｎｔｓｆｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｆｒｏｍｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌ８ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｐｏｉｎｔｓａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｇｒｅｙｒｅｌａｔｉｏｎａｌｄｅｇｒｅｅ，ａｎｄｅｓｔａｂｌｉ

5、ｓｈａｇｒｅｙ（４，１）ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｍｏｄｅｌｂｕｉｌｄｓｔｈｅｍａｐｐｉｎｇｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃｈａｎｇｅｓｏｆｔｈｅ４ｋｅｙｐｏｉｎｔｓａｎｄｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｅｒｒｏｒｏｆｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓ．Ｉｔｃａｎｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｅｒｒｏｒｏｆｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓｉｎｒｅａｌｔｉｍｅｂｙａｃｑｕｉｒｉｎｇｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｋｅｙｐｏｉｎｔｓａｎｄｔｈｅｎｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｅｄｔｈｅｒ

6、ｍａｌｅｒｒｏｒｔｏｔｈｅｔｏｏｌｆｅｅｄｐｏｓｉｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｕｓａｍａｃｈｉｎｅｔｈｅｒｍａｌｅｒｒｏｒｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｓｆｏｒｍｅｄ．ＴｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｍａｃｈｉｎｉｎｇｃｅｎｔｅｒｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔＴＨＭ６３８０ｉｓｔａｋｅｎａｓｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｏｂｊｅｃｔ，ｔｈｅｇａｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆＧＭ（４，１）ｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅａｃｔｕａｌｔｈｅｒｍａｌｅｒｒｏｒｖａｌｕｅｉｓｃａｌｃｕｌａｔ

7、ｅｄ，ａｎｄｔｈｅｆｉｔｔｉｎｇｒｅｓｉｄｕａｌｅｒｒｏｒｉｓｗｉｔｈｉｎ±１μｍ，收稿日期：２０１７０５１０基金项目：国家自然科学基金（５１５７５０７０）和国家“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项（２０１３ＺＸ０４０１１０１３，２０１３ＺＸ０４０１２０４１，２０１４ＺＸ０４００１０３１，２０１６ＺＸ０４００４００５）资助项目。ＳｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（５１５７５０７０）ａｎｄｔｈｅｓｔａｔｅｋｅｙｐｒ

8、ｏｊｅｃｔｏｆ“ＨｉｇｈＧｒａｄｅＣＮＣＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌｓａｎｄＢａｓｉｃＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｑｕｉｐｍｅｎｔ”（２０１３ＺＸ０４０１１０１３，２０１３ＺＸ０４０１２０４１，２０１４ＺＸ０４００１０３１，２０１６ＺＸ０４００４００５）．作者简介：鞠萍华（１９７４—），男，重庆大学副教授，博士，主要研究方向为数控机床可靠性增长技术、机械设备状态监测与故障诊断，（Ｅｍａｉｌ）ｊｕｐｉｎｇｈｕａ＠１６３．ｃｏｍ。通讯作者：黄洛（１９９１—），男，重庆大